CH716120A1 - Process for the additive manufacturing of a textile flat product. - Google Patents

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CH716120A1
CH716120A1 CH00560/19A CH5602019A CH716120A1 CH 716120 A1 CH716120 A1 CH 716120A1 CH 00560/19 A CH00560/19 A CH 00560/19A CH 5602019 A CH5602019 A CH 5602019A CH 716120 A1 CH716120 A1 CH 716120A1
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CH
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product
additive manufacturing
fiber
separating layer
layer material
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CH00560/19A
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Bernhard Olivier
Heitz Iimarin
Altrogge Nils
Shea Kristina
Chen Tim
Schwarz Jonas
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On Clouds Gmbh
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur additiven Fertigung eines textilen Flächenprodukts und ein dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt 1 () offenbart. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: Erstellen eines dreidimensionalen Modells des Vorprodukts und additive Fertigung des Vorprodukts gemäss dem dreidimensionalen Modell des Vorprodukts. Bei der additiven Fertigung wird hierbei ein Fertigungsmaterial schichtweise aufgebracht. An mindestens einer vorbestimmten Überkreuzungsposition von mindestens zwei faserförmigen Strukturen (2a, 2b) wird ein Trennschichtmaterial aufgebracht, welches vom Vorprodukt entfernbar und/oder inaktivierbar ist.A method for the additive manufacturing of a textile flat product and a three-dimensionally printed textile flat product 1 () are disclosed. The method comprises the following steps: creating a three-dimensional model of the preliminary product and additive manufacturing of the preliminary product according to the three-dimensional model of the preliminary product. In additive manufacturing, a manufacturing material is applied in layers. At at least one predetermined crossover position of at least two fiber-shaped structures (2a, 2b), a separating layer material is applied which can be removed and / or inactivated from the preliminary product.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur additiven Fertigung eines textilen Flächenprodukts, sowie auf ein dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt. The invention relates to a method for the additive manufacturing of a textile flat product, and to a three-dimensionally printed textile flat product.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Textile Flächenprodukte sind faserhaltige Produkte, welche durch verschiedenste herkömmliche Verfahren zu flächenförmigen Gebilden verarbeitet werden. Die gängigsten Herstellungsverfahren für textile Flächenprodukte sind Weben, Wirken und Knoten. Als Ausgangsstoff für die Herstellung eines textilen Flächengebildes dienen in den meisten Fällen Fäden und/oder Garne. Diese werden dann mittels einem der oben genannten Verfahren miteinander verbunden. [0002] Textile flat products are fiber-containing products which are processed into flat structures by a wide variety of conventional methods. The most common manufacturing processes for textile flat products are weaving, knitting and knotting. In most cases, threads and / or yarns are used as the starting material for the production of a flat textile structure. These are then connected to one another using one of the methods mentioned above.

[0003] Beispielswiese werden beim Weben die Fasern oder Fäden zweier Fasersysteme, der Kette und dem Schuss, die im Wesentlichen quer oder gar senkrecht zueinander angeordnet sind, zu einem Gewebe verkreuzt. Beim Stricken hingegen werden die Fasern durch Umschlingungen miteinander verbunden. For example, the fibers or threads of two fiber systems, the warp and the weft, which are arranged essentially transversely or even perpendicular to one another, are crossed into a fabric during weaving. When knitting, on the other hand, the fibers are connected to one another by wraps.

[0004] Textile Flächenprodukte bieten den Vorteil, dass diese im Vergleich zu anderen flächigen Werkstoffen relativ flexibel sind, da die Fasern zueinander beweglich angeordnet sind, beziehungsweise relativ zueinander verschoben werden können. Ein Gewebe, welches wie oben beschrieben aus zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordneten Fasersystemen bestehen kann, bildet normalerweise ein Muster aus einer Vielzahl von quadratischen Aussparungen. Ein solches Gewebe ist in Richtung eines der beiden Fasersysteme praktisch unflexibel, weist jedoch in einem Winkel von etwa 45° zu den Fasersystemen aufgrund der relativen Beweglichkeit der einzelnen Fasern zueinander eine gewisse Flexibilität auf. [0004] Textile flat products offer the advantage that they are relatively flexible compared to other flat materials, since the fibers are arranged to be movable relative to one another, or can be displaced relative to one another. A fabric, which, as described above, can consist of two fiber systems arranged essentially perpendicular to one another, normally forms a pattern of a large number of square cutouts. Such a fabric is practically inflexible in the direction of one of the two fiber systems, but has a certain flexibility at an angle of approximately 45 ° to the fiber systems due to the relative mobility of the individual fibers to one another.

[0005] Die additive Fertigung von Werkstücken, welche allgemein auch als 3D-Druck bezeichnet wird, bietet einen schnellen und kostengünstigen Zugang zur Fertigung von Modellen, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten. Charakteristisch für additive Fertigungstechniken ist, dass das Material Schicht für Schicht aufgetragen oder zumindest gebildet wird und somit dreidimensionale Gegenstände entstehen. The additive manufacturing of workpieces, which is also generally referred to as 3D printing, offers quick and inexpensive access to the manufacture of models, prototypes, tools and end products. It is characteristic of additive manufacturing techniques that the material is applied or at least formed layer by layer, thus creating three-dimensional objects.

[0006] Im Stand der Technik sind verschiedene additive Fertigungstechniken bekannt. Zu den am weitesten verbreiteten Techniken gehören Stereolithografie (SLA), Laser-Sintern (SLS), Laserstrahlschmelzen (LBM), Polyjet Modelling (Polyjet oder PJM), Multi-Jet Modelling (MJM) oder Schmelzschichtung (FDM). Various additive manufacturing techniques are known in the prior art. The most widely used techniques include stereolithography (SLA), laser sintering (SLS), laser beam melting (LBM), polyjet modeling (Polyjet or PJM), multi-jet modeling (MJM) or melt layering (FDM).

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0007] Ein Nachteil der oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von textilen Flächenprodukten ist, dass das Verfahren hinsichtlich der Fertigungsvariabilität, vor allem hinsichtlich der industriellen Fertigung, stark eingeschränkt ist. So ist es beispielsweise nicht ohne weiteres möglich, ein textiles Flächenprodukt herzustellen, bei welchem mehrere der oben genannten Verfahren zum Einsatz kommen. Beispielsweise ist es nicht möglich, eine Kombination aus Gestrick und Gewebe herzustellen. Des Weiteren können die Fasern auch nicht einfach während des Verfahrens verändert werden. So wäre es beispielsweise vorteilhaft, wenn die Fasern an vorbestimmten Stellen eine andere Breite, Durchmesser, Form, Höhe Breite und/oder Materialzusammensetzung aufweisen würden. A disadvantage of the conventional methods described above for the production of textile flat products is that the method is severely limited in terms of manufacturing variability, especially in terms of industrial manufacture. For example, it is not readily possible to produce a textile flat product in which several of the above-mentioned methods are used. For example, it is not possible to produce a combination of knitted fabric and woven fabric. Furthermore, the fibers cannot simply be changed during the process. For example, it would be advantageous if the fibers had a different width, diameter, shape, height, width and / or material composition at predetermined locations.

[0008] Die bereits oben erwähnte Flexibilität textiler Flächenprodukte, beispielsweise eines Gewebes oder Gestricks, kann in einigen Fällen sehr vorteilhaft und erwünscht sein. Allerdings kann ein flexibles, insbesondere streck- und/oder dehnbares textiles Flächenprodukt auch nachteilig sein, da diese beispielsweise bei längerem Gebrauch zur Verformung neigen. Besonders bei funktioneller Kleidung, kann es sein, dass es an gewissen Stellen des Kleidungsstücks erwünscht ist, dass dort eine gewisse Flexibilität der Fasern gegeben ist, während es an anderen Stellen desselben Kleidungsstücks unerwünscht sein kann. Mithilfe gängiger Verfahren muss hier ein Kompromiss hinsichtlich der Flexibilität gemacht werden oder es müssen aufwendige Alternativlösungen verfolgt werden. The flexibility of textile flat products, for example a woven or knitted fabric, already mentioned above, can be very advantageous and desirable in some cases. However, a flexible, in particular stretchable and / or extensible textile sheet product can also be disadvantageous, since these tend to deform, for example, with prolonged use. Particularly in the case of functional clothing, it may be desirable at certain points on the item of clothing that there be a certain flexibility of the fibers there, while it can be undesirable at other points on the same item of clothing. With the help of common methods, a compromise has to be made in terms of flexibility or costly alternative solutions have to be pursued.

[0009] Die additive Fertigung von textilen Flächenprodukten ist schwierig, da die einzelnen Fasern eines solchen Produkts oft sehr dünn sind und damit die Abstände zwischen den Fasern, beispielsweise die sogenannte Maschenweite, sehr klein dimensioniert sind. Aus diesem Grund verkleben die einzelnen Fasern häufig während der Fertigung, weswegen Überkreuzungen von Fasern, welche sich dadurch auszeichnen, dass die Fasern an den Überkreuzungen frei zueinander beweglich sind, noch immer nicht hergestellt werden können. The additive manufacturing of textile flat products is difficult because the individual fibers of such a product are often very thin and thus the distances between the fibers, for example the so-called mesh size, are very small. For this reason, the individual fibers often stick together during production, which is why crossovers of fibers, which are characterized by the fact that the fibers can move freely with respect to one another at the crossovers, still cannot be produced.

[0010] Es ist somit die allgemeine Aufgabe der Erfindung den Stand der Technik im Bereich von dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukten und Verfahren zur additiven Fertigung von textilen Flächenprodukten weiterzuentwickeln und vorzugsweise die Nachteile des Standes der Technik ganz oder teilweise zu überwinden. It is therefore the general object of the invention to further develop the state of the art in the field of three-dimensionally printed flat textile products and methods for the additive manufacturing of flat textile products and preferably to completely or partially overcome the disadvantages of the state of the art.

[0011] In vorteilhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur additiven Fertigung eines textilen Flächenprodukts bereitgestellt, welches es erlaubt dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukte mit einer Vielzahl von faserförmigen Strukturen bereitzustellen, wobei mindestens ein Teil der faserförmigen Strukturen Überkreuzungen ausbilden an welchen die faserförmigen Strukturen zueinander beweglich angeordnet und bevorzugt an diesen nicht stoffschlüssig verbunden sind. In advantageous embodiments, a method for the additive manufacturing of a textile sheet product is provided, which allows three-dimensionally printed textile sheet products with a variety of fiber-shaped structures to be provided, at least some of the fiber-shaped structures forming crossovers on which the fiber-shaped structures are arranged to be movable with respect to one another are preferably not cohesively connected to these.

[0012] In weiteren Ausführungsformen wird ein dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt bereitgestellt, welches Eigenschaften, insbesondere die Flexibilität, eines herkömmlich hergestellten Gewebes, Gewirkes oder Gestricks aufweist. [0012] In further embodiments, a three-dimensionally printed flat textile product is provided which has properties, in particular the flexibility, of a conventionally manufactured woven, knitted or knitted fabric.

[0013] Die allgemeine Aufgabe wird durch ein Verfahren zur additiven Fertigung eines textilen Flächenprodukts mit einer Vielzahl faserförmiger Strukturen gemäss eines ersten Aspekts der Erfindung gelöst. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst dabei die Schritte: Erstellen eines dreidimensionalen Modells des Vorprodukts und additive Fertigung des Vorprodukts gemäss dem dreidimensionalen Modell des Vorprodukts. Bei der additiven Fertigung wird hierbei ein Fertigungsmaterial schichtweise aufgebracht. An mindestens einer vorbestimmten Überkreuzungsposition von mindestens zwei faserförmigen Strukturen wird ein Trennschichtmaterial aufgebracht, welches vom Vorprodukt entfernbar und/oder inaktivierbar ist. Der Fachmann versteht, dass das Fertigungsmaterial zu Beginn der additiven Fertigung typischerweise auf eine Unterlage aufgebracht wird, welche in der Regel weder Teil des Vorprodukts, noch des textilen Flächenprodukts ist. Nach erfolgter additiver Fertigung des Vorprodukts kann dieses von einer solchen Unterlage entfernt werden. The general object is achieved by a method for additive manufacturing of a textile flat product with a plurality of fiber-shaped structures according to a first aspect of the invention. The method according to the invention comprises the steps of: creating a three-dimensional model of the preliminary product and additive manufacturing of the preliminary product in accordance with the three-dimensional model of the preliminary product. In additive manufacturing, a manufacturing material is applied in layers. At least one predetermined crossover position of at least two fibrous structures, a separating layer material is applied which can be removed and / or inactivated from the preliminary product. The person skilled in the art understands that the production material is typically applied to a base at the start of additive manufacturing, which as a rule is neither part of the preliminary product nor of the textile flat product. After the additive manufacturing of the preliminary product has taken place, it can be removed from such a base.

[0014] Mit einem erfindungsgemässen Verfahren kann somit eine lokale und/oder temporäre Trennung einzelner faserförmiger Strukturen im Vorprodukt erreicht werden. Das Trennschichtmaterial verhindert, dass sich die Schichten des Fertigungsmaterials zumindest während der additiven Fertigung berühren. Dies ist insbesondere während der additiven Fertigung vorteilhaft, da so lokal an den Überkreuzungspositionen verhindert wird, dass sich das unter Umständen noch fliessfähige oder weiche Fertigungsmaterial einer faserförmigen Struktur mit dem Fertigungsmaterial einer weiteren faserförmigen Struktur stoffschlüssig verbindet. Da die Position des Trennschichtmaterials, die Überkreuzungsposition, vorbestimmbar ist, kann somit selektiv bestimmt werden an welchen Stellen die faserförmigen Strukturen unbeweglich zueinander und an welchen Stellen diese flexibel, d.h. relativ zueinander beweglich angeordnet sein sollen. Folglich kann mithilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ein textiles Flächengebilde mit insbesondere in sich variabler Flexibilität hergestellt werden. With a method according to the invention, a local and / or temporary separation of individual fibrous structures in the preliminary product can thus be achieved. The separating layer material prevents the layers of the manufacturing material from touching, at least during additive manufacturing. This is particularly advantageous during additive manufacturing, since it prevents the possibly still flowable or soft manufacturing material of a fibrous structure from materially bonding with the manufacturing material of another fibrous structure at the crossover positions. Since the position of the separating layer material, the crossover position, can be predetermined, it can thus be determined selectively at which points the fibrous structures are immovable with respect to one another and at which points they are flexible, i.e. should be arranged movable relative to each other. Consequently, with the aid of the method according to the invention, a flat textile structure with, in particular, inherently variable flexibility can be produced.

[0015] Ein textiles Flächenprodukt gemäss der vorliegenden Erfindung bezeichnet Produkte, welche eine Vielzahl von faserförmigen Strukturen enthalten, welche durch Überkreuzungen miteinander verbunden sind. In einigen Ausführungsformen kann das textile Flächenprodukt im Wesentlichen aus faserförmigen Strukturen bestehen. A textile flat product according to the present invention refers to products which contain a multiplicity of fibrous structures which are connected to one another by crossovers. In some embodiments, the flat textile product can essentially consist of fibrous structures.

[0016] Eine Überkreuzung ist im Allgemeinen eine Verbindung von mindestens zwei faserförmigen Strukturen, welche jedoch nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die faserförmigen Strukturen zumindest an einer Überkreuzung relativ zueinander frei beweglich angeordnet. A crossover is generally a connection of at least two fibrous structures which, however, are not materially connected to one another. In particular, the fiber-shaped structures are arranged to be freely movable relative to one another at least at one intersection.

[0017] Das dreidimensionale Modell des Vorprodukts wird typischerweise auf CAD (computer aided design) Basis erstellt. Die resultierenden CAD Daten können anschliessend in ein Format gewandelt werden, welches insbesondere von einem 3D-Drucker für die anschliessende additive Fertigung gelesen werden kann. The three-dimensional model of the preliminary product is typically created on a CAD (computer aided design) basis. The resulting CAD data can then be converted into a format that can be read in particular by a 3D printer for the subsequent additive manufacturing.

[0018] Das Fertigungsmaterial bezeichnet typischerweise das Material aus welchem das mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte textile Flächenprodukt im Wesentlichen besteht. In einigen Ausführungsformen kann das Fertigungsmaterial beispielsweise Polyester, Polyamid, Polyimid, Aramid, Polyacryl, Polyethylen, Polypropylen, Elastan, Nylon, Polyharnstoff, Polyphenylensulfid, Melamin, oder Mischungen derselben umfassen. Es ist zudem auch möglich die jeweiligen Monomervorläufer als Fertigungsmaterial zu verwenden, wie zum Beispiel Methylacrylat um ein Polyacryl herzustellen. The manufacturing material typically denotes the material from which the textile sheet product produced by the method according to the invention essentially consists. In some embodiments, the manufacturing material may include, for example, polyester, polyamide, polyimide, aramid, polyacrylic, polyethylene, polypropylene, elastane, nylon, polyurea, polyphenylene sulfide, melamine, or mixtures thereof. It is also possible to use the respective monomer precursors as a manufacturing material, such as methyl acrylate to produce a polyacrylic.

[0019] Das Fertigungsmaterial und das Trennschichtmaterial sind typischerweise unterschiedliche Materialien, welche insbesondere unterschiedliche chemische und/oder physikalische Eigenschaften aufweisen. The production material and the separating layer material are typically different materials, which in particular have different chemical and / or physical properties.

[0020] Eine Überkreuzungsposition von mindestens zwei faserförmigen Strukturen wird in einigen Ausführungsformen beim Erstellen des dreidimensionalen Modells des Vorprodukts vorbestimmt. Beispielsweise kann die Überkreuzungsposition bereits in CAD Daten vorbestimmt, bzw. einprogrammiert werden. A crossover position of at least two fiber-shaped structures is predetermined in some embodiments when creating the three-dimensional model of the preliminary product. For example, the crossover position can already be predetermined or programmed in CAD data.

[0021] Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung ist eine entfernbare Trennschicht eine Schicht, welche ohne den Aufwand von grösserer mechanischer Kraft und/oder ohne Zerstörung/Beschädigung des aufgebrachten Fertigungsmaterials, dessen räumlicher Struktur, des Vorprodukts und/oder des erhaltenen textilen Flächenprodukts entfernbar oder trennbar ist. Typischerweise kann die Trennschicht chemisch entfernbar sein, beispielsweise durch Auflösen. Alternativ kann das Trennschichtmaterial auch anstatt entfernbar, inaktivierbar ausgestaltet sein. So fallen Ausschneiden, Abreissen, und ähnliche Verfahren im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht unter den Begriff „entfernen“. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Trennschichtmaterial durch Energieeinwirkung von einem ersten, aktiven Zustand, in einen zweiten, inaktiven Zustand überführt werden kann. Dies kann zum Beispiel mittels elektromagnetischer Strahlung erreicht werden. Im inaktiven Zustand kann das Trennschichtmaterial beispielsweise instabil, insbesondere porös, brüchig oder flüssig werden, sodass es anschliessend vom Vorprodukt entfernt werden kann. Für das Entfernen des Trennschichtmaterials kann im Allgemeinen die beim Laufen auftretende Kraft genügen. In the context of the present invention, a removable separating layer is a layer which can be removed or separated without the expense of greater mechanical force and / or without destruction / damage to the applied manufacturing material, its spatial structure, the preliminary product and / or the textile sheet product obtained is. Typically, the separating layer can be chemically removable, for example by dissolving. Alternatively, instead of being removable, the separating layer material can also be designed to be inactivatable. For example, cutting out, tearing off, and similar processes in the context of the present invention do not fall under the term “remove”. For example, it can be provided that the separating layer material can be converted from a first, active state into a second, inactive state by the action of energy. This can be achieved, for example, by means of electromagnetic radiation. In the inactive state, the separating layer material can, for example, become unstable, in particular porous, brittle or liquid, so that it can then be removed from the intermediate product. The force exerted while walking may generally be sufficient to remove the separating layer material.

[0022] Typischerweise verhindert das Trennschichtmaterial mindestens temporär, dass sich an einer Überkreuzungsposition mindestens zwei faserförmige Strukturen zumindest während der additiven Fertigung des Vorprodukts berühren und sich dabei stoffschlüssig verbinden. Typically, the separating layer material at least temporarily prevents at least two fibrous structures from touching one another at a crossover position, at least during the additive manufacturing of the pre-product, and from joining in a materially bonded manner.

[0023] In weiteren Ausführungsformen wird das Trennschichtmaterial in einem nachfolgenden Schritt, d.h. im Anschluss an die additive Fertigung des Vorprodukts, entfernt oder alternativ inaktiviert. In further embodiments the release layer material is applied in a subsequent step, i. following the additive manufacturing of the preliminary product, removed or alternatively deactivated.

[0024] In weiteren Ausführungsformen wird das Trennschichtmaterial während der additiven Fertigung zwischen zwei Schichten des Fertigungsmaterials mindestens zweier faserförmiger Strukturen aufgebracht. Typischerweise geschieht dies an einer vorbestimmten Überkreuzungsposition. Nach Entfernung oder Inaktivierung der Trennschicht werden somit zwei sich überkreuzende und frei relativ zueinander bewegliche faserförmige Strukturen aus dem Fertigungsmaterial erhalten, welche zumindest an der Überkreuzung nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind. In further embodiments, the separating layer material is applied during additive manufacturing between two layers of the manufacturing material of at least two fibrous structures. Typically this occurs at a predetermined crossover position. After removal or inactivation of the separating layer, two fiber-shaped structures that cross one another and are freely movable relative to one another are obtained from the production material, which are not materially connected to one another at least at the crossover.

[0025] Typischerweise werden also während der additiven Fertigung des Vorprodukts zuerst eine oder mehrere Schichten des Fertigungsmaterials aufgebracht, dann anschliessend an einer vorbestimmten Überkreuzungsposition eine oder mehrere Schichten des Trennschichtmaterials und anschliessend wieder ein oder mehrere Schichten des Fertigungsmaterials. Optional kann dieser Vorgang in Fertigungsrichtung, d.h. in vertikaler Richtung, beliebig oft wiederholt werden. Typically, one or more layers of the manufacturing material are applied during the additive manufacturing of the preliminary product, then one or more layers of the separating layer material and then one or more layers of the manufacturing material at a predetermined crossover position. This process can optionally be carried out in the production direction, i.e. in the vertical direction, can be repeated as often as required.

[0026] In weiteren Ausführungsformen umfasst das Trennschichtmaterial ein lösliches Polymer, bevorzugt ein Photopolymer. So können beispielsweise ein wasserlösliches Polymer als Trennschichtmaterial und gleichzeitig ein wasserunlösliches Fertigungsmaterial verwendet werden. Besonders bevorzugt sind jedoch Trennschichtmaterialien, welche alkalisch oder sauer löslich sind. Hierbei können beispielsweise lösliche und/oder hydrolysierbare Polyester oder Polyamide verwendet werden. Diese können vergleichsweise rückstandlos vom Vorprodukt entfernt werden. Zudem sind alkalisch oder sauer lösliche Polymere häufig nur schlecht in neutral wässriger Lösung löslich, jedoch sehr gut in basischer, bzw. saurer Lösung. Gegenüber rein-wasserlöslichen Polymeren hat dies den Vorteil, dass bei der additiven Fertigung nicht strikt auf Wasser verzichtet, beziehungsweise dessen Auftreten vermieden werden muss, um eine frühzeitige und ungewollte Entfernung des Trennschichtmaterials zu vermeiden. In further embodiments, the separating layer material comprises a soluble polymer, preferably a photopolymer. For example, a water-soluble polymer can be used as a separating layer material and a water-insoluble manufacturing material can be used at the same time. However, separating layer materials which are alkaline or acid soluble are particularly preferred. For example, soluble and / or hydrolyzable polyesters or polyamides can be used here. These can be removed from the intermediate product without leaving any residue. In addition, alkaline or acidic soluble polymers are often only poorly soluble in neutral aqueous solution, but very well soluble in basic or acidic solution. Compared to purely water-soluble polymers, this has the advantage that in additive manufacturing water does not have to be strictly dispensed with or its occurrence has to be avoided in order to avoid premature and unwanted removal of the separating layer material.

[0027] In einigen Ausführungsformen kann das Trennschichtmaterial durch eintauchen in ein wässriges, insbesondere ein saures oder alkalisches Tauchbad entfernt werden. In some embodiments, the separating layer material can be removed by immersion in an aqueous, in particular an acidic or alkaline immersion bath.

[0028] Photopolymere bieten den Vorteil, dass diese ihre Eigenschaften bei Einwirkung von Strahlung einer bestimmten Wellenlänge, insbesondere Strahlung im UV-VIS Bereich, ändern. So kann ein Photopolymer verwendet werden, welches durch Bestrahlung mit Licht erst löslich, insbesondere wasserlöslich, oder porös und/oder brüchig wird und somit sehr leicht vom Vorprodukt entfernt werden kann. Die Verwendung von Photopolymeren hat den Vorteil, dass diese sehr selektiv und für das Fertigungsmaterial sehr schonend entfernt werden können. Somit kann hierdurch eine sehr genaue Trennung zwischen zwei faserförmigen Strukturen an der Überkreuzung erreicht werden, ohne dass diese dabei beschädigt werden. Solange das Fertigungsmaterial nicht ebenfalls ein Photopolymer ist, verändert sich dieses im Wesentlichen bei der Entfernung des Trennschichtmaterials nicht. Alternativ kann ein Photopolymer verwendet werden, dass sich bei Lichteinstrahlung verflüssigt. Beispielsweise können diverse Polyester oder Polyamide als Photopolymere verwendet werden, wie z.B. ein Polymer aus Acrlysäure 2-hydroxyethylester, N,N-dimethylacrylamid, dipentaerythritol pentaacyrlat, N,N-dimethyl-1,3-propylenbisacrylamid oder ein Copolymer aus einem Acrylsäurederivat, wie Acrlysäure 2-hydroxyethylester, und einem Alkohol. Photopolymers offer the advantage that they change their properties when exposed to radiation of a certain wavelength, in particular radiation in the UV-VIS range. For example, a photopolymer can be used which only becomes soluble, in particular water-soluble, or porous and / or brittle on exposure to light, and can thus be removed very easily from the intermediate product. The use of photopolymers has the advantage that they can be removed very selectively and very gently for the production material. A very precise separation between two fibrous structures at the crossover can thus be achieved without damaging them in the process. As long as the manufacturing material is not also a photopolymer, this essentially does not change when the separating layer material is removed. Alternatively, a photopolymer can be used that liquefies when exposed to light. For example, various polyesters or polyamides can be used as photopolymers, e.g. a polymer of acrylic acid 2-hydroxyethyl ester, N, N-dimethylacrylamide, dipentaerythritol pentaacyrlate, N, N-dimethyl-1,3-propylenebisacrylamide or a copolymer of an acrylic acid derivative, such as acrylic acid 2-hydroxyethyl ester, and an alcohol.

[0029] Alternativ kann als Trennschichtmaterial ein Puder oder auch ein Gel verwendet werden, welcher/s entfernbar und/oder inaktivierbar ist. Alternatively, a powder or a gel can be used as the separating layer material, which can be removed and / or inactivated.

[0030] In weiteren Ausführungsformen wird das Trennschichtmaterial durch Auswaschen entfernt. Als besonders effektiv hat sich hierbei das Auswaschen in einem alkalischen Bad erwiesen, da hierdurch textile Flächengebilde erhalten wurden, bei welchen die einzelnen durch die Trennschicht getrennten faserförmigen Strukturen im Wesentlichen keine stoffschlüssigen Verbindungen zeigten und bei welchen das Trennschichtmaterial schnell vollständig entfernt werden konnte. Beispielsweise kann ein solches alkalisches Bad eine wässrige Lösung aus Natriumhydroxid und optional Natriumsilikat umfassen. Je nach Trennschichtmaterial kann das Auswaschen auch mit einer sauren Lösung erreicht werden. In further embodiments, the separating layer material is removed by washing. Washing out in an alkaline bath has proven to be particularly effective here, since it resulted in flat textile structures in which the individual fibrous structures separated by the separating layer showed essentially no material connections and in which the separating layer material could be removed quickly and completely. For example, such an alkaline bath can comprise an aqueous solution of sodium hydroxide and optionally sodium silicate. Depending on the separating layer material, washing out can also be achieved with an acidic solution.

[0031] In weiteren Ausführungsformen umfasst das textile Flächenprodukt ein Gewebe, Gewirke und/oder Gestrick. Der Fachmann versteht, dass sich diese Bezeichnung nicht auf die Herstellungsmethode bezieht, da das textile Flächenprodukt nicht durch herkömmliche Textilverfahren wie Weben, Stricken, Knoten oder Wirken hergestellt wird, sondern darauf, dass das durch additive Fertigung erhaltene Produkt zumindest teilweise die Eigenschaften, insbesondere die Faserstruktur oder Faserverlauf, eines Gewebes, Gewirkes oder Gestricks aufweist. In further embodiments, the textile flat product comprises a woven fabric, knitted fabric and / or knitted fabric. The person skilled in the art understands that this designation does not refer to the production method, since the textile flat product is not produced by conventional textile processes such as weaving, knitting, knotting or warp knitting, but rather that the product obtained by additive manufacturing at least partially has the properties, in particular the Has fiber structure or fiber flow, a woven fabric, knitted fabric or knitted fabric.

[0032] Beispielsweise kann beim Erstellen des dreidimensionalen Vorprodukts bestimmt werden, dass das textile Flächenprodukt ein Gewebe umfassen soll. In diesem Fall werden die vorbestimmten Überkreuzungspositionen derart gewählt, dass sich nach Entfernen des Trennschichtmaterials die Struktur und/oder den Faserverlauf eines Gewebes ausbildet. Gegenüber dem herkömmlichen Weben hat das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass innerhalb des textilen Flächenprodukts in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Textilstrukturen erhalten werden können. So kann z.B. ein Bereich des textilen Flächenprodukts als Gewebe und ein Weiterer als Gestrick ausgebildet sein. For example, when creating the three-dimensional preliminary product, it can be determined that the textile sheet product should comprise a fabric. In this case, the predetermined crossover positions are selected in such a way that the structure and / or the fiber course of a fabric is formed after the separation layer material has been removed. Compared to conventional weaving, the method according to the invention has the advantage that different textile structures can be obtained in different areas within the textile flat product. E.g. one area of the flat textile product can be designed as a woven fabric and another as a knitted fabric.

[0033] Bei einem erfindungsgemässen Verfahren wird die Textilstruktur mit zueinander beweglichen faserförmigen Strukturen, insbesondere die Überkreuzungen, nicht durch herkömmliche Methoden, insbesondere mechanische Methoden, wie Stricken, Weben oder Wirken, erreicht, sondern direkt durch additive Fertigung und vorzugsweise durch Entfernen des Tren nschichtmaterials. In a method according to the invention, the textile structure with mutually movable fibrous structures, in particular the crossovers, is not achieved by conventional methods, in particular mechanical methods such as knitting, weaving or warp knitting, but directly by additive manufacturing and preferably by removing the separating layer material .

[0034] Gemäss weiterer Ausführungsformen werden beim Erstellen des Modells des dreidimensionalen Vorprodukts Verbindungspunkte des Vorprodukts festgelegt, wobei die Verbindungspunkte bei der nachfolgenden additiven Fertigung frei von Trennschichtmaterial bleiben und/oder Überkreuzungspositionen festgelegt, wobei die Überkreuzungspositionen bei der nachfolgenden additiven Fertigung mit Trennschichtmaterial beschichtet werden. Solche Ausführungsformen haben den Vorteil, dass Bereiche oder Richtungen des hergestellten textilen Flächenprodukts bestimmt werden können, welche flexibel, beispielsweise dehn-, bzw. streckbar, sind und andere Bereiche oder Richtungen, welche unnachgiebig und damit nicht flexibel ausgestaltet sind. Beispielsweise kann als Textilgrundstruktur ein Gewebe hergestellt werden, welches jedoch Verbindungspunkte aufweist, an denen zwei faserförmige Strukturen stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Zusätzlich oder alternativ kann ein solches Gewebe jedoch Überkreuzungen aufweisen oder ausschliesslich Überkreuzungen aufweisen, sodass die faserförmigen Strukturen im Wesentlichen an keiner Position stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Das erfindungsgemässe Verfahren hat jedoch den Vorteil, dass genau vorherbestimmt werden kann, in welchen Bereichen und/oder in welche Richtungen das textile Flächenprodukt eher steif und unnachgiebig und in welchen Bereichen und/oder Richtungen es flexibel ausgestaltet sein soll. According to further embodiments, connection points of the pre-product are defined when creating the model of the three-dimensional pre-product, the connection points remaining free of separating layer material in the subsequent additive manufacturing and / or crossover positions being defined, the crossover positions being coated with separating layer material in the subsequent additive manufacturing. Such embodiments have the advantage that areas or directions of the textile flat product produced can be determined which are flexible, for example stretchable or stretchable, and other areas or directions which are inflexible and therefore not flexible. For example, a fabric can be produced as the textile base structure, but which has connection points at which two fiber-shaped structures are connected to one another in a materially bonded manner. Additionally or alternatively, however, such a fabric can have crossovers or only crossovers, so that the fiber-shaped structures are essentially not connected to one another in a materially bonded manner at any position. However, the method according to the invention has the advantage that it can be precisely determined in advance in which areas and / or in which directions the textile flat product is to be more rigid and rigid and in which areas and / or directions it should be designed to be flexible.

[0035] Beispielsweise können Verbindungspunkte dazu benutzt werden, dass die Flexibilität innerhalb des textilen Flächenprodukts entlang einer Linie oder eines Streifens, welche vorbestimmbar ist, eingeschränkt werden kann. Wird etwa eine durchgehende Linie von Verbindungspunkten im dreidimensionalen Modell des Vorprodukts definiert, dann wird dort während der additiven Fertigung kein Trennschichtmaterial aufgebracht, sodass sich die entsprechenden faserförmigen Strukturen an dieser Stelle stoffschlüssig verbinden. For example, connection points can be used so that the flexibility within the textile flat product can be restricted along a line or a strip which can be predetermined. If, for example, a continuous line of connection points is defined in the three-dimensional model of the pre-product, then no separating layer material is applied there during additive manufacturing, so that the corresponding fibrous structures are firmly connected at this point.

[0036] In weiteren Ausführungsformen kann das Trennschichtmaterial in einer Dicke von 0.01 bis 0.3 mm, vorzugsweise 0.05 bis 1.5 mm aufgebracht werden. Es hat sich gezeigt, dass diese Dicke dazu führt, dass die mindestens zwei faserförmigen Strukturen an den Überkreuzungen während der additiven Fertigung ausreichend weit voneinander beabstandet sind, sodass sich keine stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Strukturen ausbilden kann. In further embodiments, the separating layer material can be applied in a thickness of 0.01 to 0.3 mm, preferably 0.05 to 1.5 mm. It has been shown that this thickness means that the at least two fiber-shaped structures at the crossovers are sufficiently far apart from one another during the additive manufacturing so that no material connection can form between these structures.

[0037] In weiteren Ausführungsformen erfolgt die additive Fertigung mit einer Schichtdicke von 0.01 bis 0.1 mm, bevorzugt 0.01 bis 0.04 mm. Hierdurch wird eine für die zweckmässige Verwendung als textiles Flächenprodukt, beispielsweise als Kleidung, wie Hosen, T-Shirts oder Schuhe, zufriedenstellende Auflösung erreicht. In further embodiments, the additive manufacturing takes place with a layer thickness of 0.01 to 0.1 mm, preferably 0.01 to 0.04 mm. In this way, a resolution which is satisfactory for the appropriate use as a textile flat product, for example as clothing, such as pants, T-shirts or shoes, is achieved.

[0038] Bevorzugt erfolgt die additive Fertigung mittels selektivem Lasersintern (SLS), laserbasierter Stereolithographie (SLA), Polyjet oder Schmelzschichtung (FDM). Es sind jedoch auch weitere, insbesondere Abwandlungen der oben beschriebenen additiven Fertigungsverfahren möglich. The additive manufacturing is preferably carried out by means of selective laser sintering (SLS), laser-based stereolithography (SLA), polyjet or fused layering (FDM). However, further, in particular modifications, of the additive manufacturing processes described above are also possible.

[0039] Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die technische Aufgabe in allgemeiner Weise durch ein erfindungsgemässes dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt gelöst. Das erfindungsgemässe dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt enthält faserförmige Strukturen, welche miteinander durch Überkreuzungen verbunden sind und relativ zueinander zumindest teilweise beweglich angeordnet sind. According to a further aspect of the invention, the technical object is achieved in a general manner by a three-dimensionally printed flat textile product according to the invention. The three-dimensionally printed flat textile product according to the invention contains fiber-shaped structures which are connected to one another by crossovers and which are at least partially movable relative to one another.

[0040] In einigen Ausführungsformen kann das dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt im Wesentlichen aus den faserförmigen Strukturen bestehen. In some embodiments, the three-dimensionally printed flat textile product can consist essentially of the fibrous structures.

[0041] Der Fachmann versteht, dass ein dreidimensional gedrucktes Produkt einen schichtweisen Aufbau aufweist. Wie oben offenbart, kann die additive Fertigung beispielsweise mit einer Schichtdicke von 0.01 bis 0.1 mm, bevorzugt 0.01 bis 0.04 mm erfolgen. Allgemein sind in einem schichtweisen Aufbau die Polymerketten des Fertigungsmaterials horizontal, d.h. in der Schichtebene gerichtet. Zudem definiert die Schichtdicke Schichtportionen, welche in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Der schichtweise Aufbau kann zudem von aussen sichtbar sein oder mittels bildgebender Verfahren sichtbar gemacht werden. The person skilled in the art understands that a three-dimensionally printed product has a layered structure. As disclosed above, additive manufacturing can take place, for example, with a layer thickness of 0.01 to 0.1 mm, preferably 0.01 to 0.04 mm. Generally, in a layered structure, the polymer chains of the manufacturing material are horizontal, i. directed in the layer plane. In addition, the layer thickness defines layer portions which are arranged one above the other in the vertical direction. The layered structure can also be visible from the outside or made visible by means of imaging processes.

[0042] Die faserförmigen Strukturen können zudem ineinander übergehen und/oder an den Enden miteinander verbunden sein. The fiber-like structures can also merge into one another and / or be connected to one another at the ends.

[0043] Ein dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt kann nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden. A three-dimensionally printed flat textile product can be produced according to one of the above-described embodiments of a method according to the invention.

[0044] Wie bereits dargelegt, sind an den Überkreuzungen mindestens zwei faserförmige Strukturen relativ zueinander beweglich angeordnet, d.h. diese sind an den Überkreuzungen insbesondere nicht stoffschlüssig verbunden. As already stated, at least two fiber-shaped structures are arranged movably relative to one another at the crossovers, i.e. these are in particular not materially connected at the crossovers.

[0045] In einigen Ausführungsformen umfassen die Überkreuzungen Verknotungen, Verschlingungen, Verwebungen und/oder Verschlaufungen, bzw. Verkettungen. Es ist zudem möglich, dass ein textiles Flächenprodukt in weiteren Ausführungsformen mehrere verschiedene Überkreuzungen aufweist. Beispielsweise kann ein Textil in einem gewissen Bereich nur Verschlaufungen aufweisen und in einem anderen Bereich nur Verwebungen. Hierdurch können spezifische Bereiche des textilen Flächenprodukts oder eines daraus hergestellten Kleidungsstücks individuell ausgestaltet werden, ohne dass sich die Herstellung verzögert und/oder aufwendiger gestaltet. [0045] In some embodiments, the crossovers comprise knots, interlacing, interweaving and / or entanglements or concatenations. It is also possible for a textile flat product to have several different crossovers in further embodiments. For example, a textile can only have entanglements in a certain area and only interweaving in another area. As a result, specific areas of the flat textile product or an item of clothing made from it can be designed individually without the production being delayed and / or more complex.

[0046] In weiteren Ausführungsformen weisen die einzelnen faserförmigen Strukturen in sich eine variable Dicke, einen variablen Durchmesser, einer variable Höhe und/oder Breite und/oder eine variable Querschnittsform auf. So ist es beispielsweise möglich, dass der Querschnitt einer faserförmigen Struktur an einer Stelle des Flächenprodukts rund, und der Querschnitt derselben faserförmigen Struktur an einer anderen Stelle eckig und/oder flach ausgebildet sein kann. Des Weiteren können einzelne faserförmige Strukturen an vorbestimmten Stellen Verdickungen aufweisen, beispielsweise kugelförmige Verdickungen, welche die Bewegung relativ zu einer weiteren faserförmigen Struktur des textilen Flächengebildes, insbesondere durch Verhaken, einschränken können. Eine variable Dicke oder ein variabler Durchmesser der einzelnen faserförmigen Strukturen kann beispielsweise dazu verwendet werden, besonders beanspruchte Stellen eines, aus dem textilen Flächenprodukts hergestellten Kleidungsstücks zu verstärken oder zu schützen. Beispielsweise treten Falten im Obermaterial eines Schuhs beim Laufen häufig an derselben Stelle auf, was diese anfällig für den Bruch der faserförmigen Strukturen an dieser Stelle werden lässt. Eine Vergrösserung des Durchmessers in diesem Bereich kann somit einen solchen Bruch vermeiden. Eine Verkleinerung der Dicke der faserförmigen Strukturen kann dann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise ein Kleidungsstück an einer Stelle besonders atmungsaktiv und/oder besonders flexibel ausgestaltet sein soll. In further embodiments, the individual fiber-shaped structures have a variable thickness, a variable diameter, a variable height and / or width and / or a variable cross-sectional shape. For example, it is possible for the cross section of a fibrous structure to be round at one point on the flat product and for the cross section of the same fibrous structure to be angular and / or flat at another point. Furthermore, individual fiber-shaped structures can have thickenings at predetermined points, for example spherical thickenings, which can restrict the movement relative to a further fiber-shaped structure of the textile fabric, in particular by getting caught. A variable thickness or a variable diameter of the individual fiber-shaped structures can be used, for example, to reinforce or protect particularly stressed areas of an item of clothing made from the textile sheet product. For example, wrinkles in the upper of a shoe often appear in the same place when running, making them prone to breakage of the fibrous structures at that point. An increase in the diameter in this area can thus avoid such a break. A reduction in the thickness of the fibrous structures can be advantageous if, for example, an item of clothing is to be designed to be particularly breathable and / or particularly flexible at one point.

[0047] In anderen Ausführungsformen sind die faserförmigen Strukturen an den Überkreuzungen nicht stoffschlüssig verbunden. In other embodiments, the fiber-shaped structures are not materially connected at the crossovers.

[0048] In weiteren Ausführungsformen umfasst das textile Flächenprodukt ein Gewebe mit einem ersten und einem zweiten Fasersystem. Dabei überkreuzen sich die faserförmigen Strukturen des ersten und des zweiten Fasersystems quer, insbesondere senkrecht zueinander. Der Fachmann versteht, dass ein Fasersystem mehrere faserförmige Strukturen umfasst, welche zueinander innerhalb des Fasersystems im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Ein solches textiles Flächenprodukt hat den Vorteil, dass es ähnlich oder gleich flexibel wie ein herkömmlich, durch Textilweben hergestelltes Gewebe ausgebildet sein kann. Ein solches Flächenprodukt kann dabei in Richtung beider Fasersysteme unflexibel, d.h. nicht dehnbar oder streckbar ausgestaltet sein und in mindestens zwei weiteren Richtungen flexibel, d.h. ausdehnbar oder streckbar ausgestaltet sein. In further embodiments, the textile planar product comprises a woven fabric with a first and a second fiber system. The fiber-shaped structures of the first and second fiber systems cross each other transversely, in particular perpendicular to one another. The person skilled in the art understands that a fiber system comprises several fiber-shaped structures which are arranged essentially parallel to one another within the fiber system. Such a textile flat product has the advantage that it can be designed to be similar or equally flexible to a conventional fabric produced by textile weaving. Such a flat product can be inflexible in the direction of both fiber systems, i.e. be designed to be non-stretchable or stretchable and flexible in at least two other directions, i.e. be designed to be expandable or stretchable.

[0049] In weiteren Ausführungsformen enthält ein textiles Flächenprodukt mit einem ersten und einem zweiten Fasersystem, welches ein Gewebe umfasst, ein drittes Fasersystem. Die faserförmigen Strukturen sind mit den faserförmigen Strukturen des ersten und des zweiten Fasersystems überkreuzt. Typischerweise ist das dritte Fasersystem hierbei weder zum ersten noch zum zweiten Fasersystem parallel angeordnet. Es ist beispielsweise möglich, dass das dritte Fasersystem sowohl zum ersten als auch zum zweiten Fasersystem in einem Winkel von 40° bis 50°, bevorzugt im Wesentlichen 45° angeordnet ist. Ein solches textiles Flächenprodukt hat den Vorteil, dass es in drei horizontalen Richtungen, nämlich in alle drei Richtungen der jeweiligen Fasersysteme unnachgiebig, unflexibel und/oder starr ausgebildet sein kann, während es in eine weitere, vierte Richtung flexibel ausgestaltet sein kann. In further embodiments, a textile flat product with a first and a second fiber system, which comprises a fabric, contains a third fiber system. The fiber-shaped structures cross over with the fiber-shaped structures of the first and second fiber systems. The third fiber system is typically not arranged parallel to either the first or the second fiber system. It is possible, for example, for the third fiber system to be arranged at an angle of 40 ° to 50 °, preferably essentially 45 °, both to the first and to the second fiber system. Such a textile flat product has the advantage that it can be designed to be rigid, inflexible and / or rigid in three horizontal directions, namely in all three directions of the respective fiber systems, while it can be designed to be flexible in a further, fourth direction.

[0050] In anderen Ausführungsformen umfasst das textile Flächenprodukt ein Gewebe mit einem ersten, zweiten und dritten Fasersystem wie oben beschrieben und zusätzlich ein viertes Fasersystem. Dieses ist typischerweise nicht parallel zum ersten, zweiten und/oder dritten Fasersystem angeordnet. Beispielsweise kann das vierte Fasersystem zum dritten Fasersystem quer, vorzugsweise senkrecht, angeordnet sein. Somit wird ein Gewebe erhalten, welches in alle vier Richtungen der einzelnen Fasersysteme unflexibel, d.h. starr, ausgebildet ist. In other embodiments, the textile sheet product comprises a fabric with a first, second and third fiber system as described above and additionally a fourth fiber system. This is typically not arranged parallel to the first, second and / or third fiber system. For example, the fourth fiber system can be arranged transversely, preferably perpendicularly, to the third fiber system. A fabric is thus obtained which is inflexible in all four directions of the individual fiber systems, i.e. rigid, is formed.

[0051] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kleidungsstück, welches ein erfindungsgemässes dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt gemäss der obenstehenden Offenbarung enthält. Insbesondere kann das Kleidungsstück aus den Bereichen der Funktionskleidung, wie Motorradbekleidung, Sportbekleidung und Brandschutzbekleidung ausgewählt sein. Typischerweise umfasst der Begriff Kleidungsstücke sowohl Oberbekleidung wie T-Shirts, Jacken, Unterbekleidung und Hosen, als auch Schuhe oder Strümpfe, insbesondere Sportschuhe. Another aspect of the invention relates to an item of clothing which contains a three-dimensionally printed flat textile product according to the invention in accordance with the disclosure above. In particular, the item of clothing can be selected from the areas of functional clothing, such as motorcycle clothing, sportswear and fire protection clothing. Typically, the term clothing includes both outerwear such as T-shirts, jackets, underwear and pants, as well as shoes or stockings, in particular sports shoes.

[0052] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts gemäss der obenstehenden Offenbarung zu Herstellung eines Kleidungsstücks. Another aspect of the invention relates to the use of a three-dimensionally printed flat textile product according to the above disclosure for producing an item of clothing.

Kurze Erläuterung der FigurenBrief explanation of the figures

[0053] Anhand der in den nachfolgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Beschreibung werden Aspekte der Erfindung näher erläutert. <tb>Fig. 1<SEP>zeigt einen Ausschnitt aus einem dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukt gemäss einer Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine schematische Ansicht eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine schematische Ansicht eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig.4<SEP>zeigt eine schematische Ansicht eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig. 5<SEP>zeigt einen Ausschnitt eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig. 6<SEP>zeigt eine Ausschnittsvergrösserung eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig. 7a<SEP>zeigt schematisch ein additiv gefertigtes Vorprodukt im Querschnitt gemäss einer Ausführungsform der Erfindung; <tb>Fig. 7b<SEP>zeigt schematisch das dreidimensional gedruckte textiles Flächenprodukt der Fig. 1 im Querschnitt.Aspects of the invention are explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments shown in the following figures and the associated description. <tb> Fig. 1 <SEP> shows a section from a three-dimensionally printed flat textile product according to an embodiment of the invention; <tb> Fig. 2 <SEP> shows a schematic view of a three-dimensionally printed flat textile product according to a further embodiment of the invention; <tb> Fig. 3 <SEP> shows a schematic view of a three-dimensionally printed flat textile product according to a further embodiment of the invention; <tb> FIG. 4 <SEP> shows a schematic view of a three-dimensionally printed flat textile product according to a further embodiment of the invention; <tb> Fig. 5 <SEP> shows a section of a three-dimensionally printed flat textile product according to a further embodiment of the invention; <tb> Fig. 6 <SEP> shows an enlarged detail of a three-dimensionally printed flat textile product according to a further embodiment of the invention; <tb> Fig. 7a <SEP> schematically shows an additively manufactured preliminary product in cross section according to an embodiment of the invention; <tb> Fig. 7b <SEP> schematically shows the three-dimensionally printed flat textile product of FIG. 1 in cross section.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

[0054] Figur 1 zeigt ein erfindungsgemässes dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt 1, welches nach einem erfindungsgemässen Verfahren additiv gefertigt wurde. Das textile Flächenprodukt 1 erstreckt sich, wie durch das Koordinatensystem dargestellt, in der Horizontalebene der x und y Richtung. Die additive Fertigung erfolgt schichtweise in vertikaler Richtung, d.h. entlang der z-Achse im gezeigten Koordinatensystem. Das dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt 1 enthält faserförmige Strukturen 2a und 2b, welche durch Überkreuzungen 3 miteinander verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Überkreuzungen als Verwebungen ausgebildet. Die faserförmigen Strukturen 2a und 2b weisen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Wie in den nachfolgenden Figuren gezeigt, sind die faserförmigen Strukturen relativ zueinander beweglich angeordnet. FIG. 1 shows a three-dimensionally printed flat textile product 1 according to the invention, which was additively manufactured using a method according to the invention. The textile flat product 1 extends, as shown by the coordinate system, in the horizontal plane of the x and y directions. Additive manufacturing takes place in layers in the vertical direction, i.e. along the z-axis in the coordinate system shown. The three-dimensionally printed flat textile product 1 contains fiber-shaped structures 2a and 2b, which are connected to one another by crossovers 3. In the embodiment shown, the crossovers are designed as weaves. The fibrous structures 2a and 2b have a substantially rectangular cross section. As shown in the following figures, the fibrous structures are arranged to be movable relative to one another.

[0055] Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts 1 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Das textile Flächenprodukt 1 enthält faserförmige Strukturen, welche durch Verwebungen miteinander verbunden sind. Das Gewebe umfasst dabei ein erstes Fasersystem, welches sich in y-Richtung erstreckt. Wie dargestellt umfasst das erste Fasersystem mehrere parallele, sich y-Richtung erstreckende faserförmige Strukturen. Das Gewebe umfasst zudem ein zweites Fasersystem, welches sich in x-Richtung des gezeigten Koordinatensystems erstreckt. Das zweite Fasersystem weist dabei mehrere zueinander parallele faserförmige Strukturen auf, welche sich in x-Richtung erstrecken. Wie durch die Pfeile angedeutet, hat ein solches dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt 1 den Vorteil, dass es weder in x noch in y Richtung flexibel ist, jedoch jeweils in einem Winkel von 45° zur x oder y Richtung flexibel ist. Somit kann das textile Flächenprodukt 1 nicht in Richtung der durchgestrichenen Pfeile gedehnt, bzw. gestreckt werden, jedoch in Richtung der vier dargestellten diagonalen Pfeile. Dies kann beispielswese bei Kleidungsstücken von Vorteil sein, welche in bestimmte Richtungen gestreckt werden, jedoch in anderer Richtungen möglichst starr ausgebildet sein sollen um zum Beispiel eine Bewegung des Trägers zu unterstützen und damit zu erleichtern und/oder zu führen. Falls dies erwünscht ist, können bei der Herstellung eines dreidimensionalen Flächenprodukts anstelle von einigen Überkreuzungspositionen, Verbindungspunkte bestimmt werden, an welchen kein Trennschichtmaterial aufgebracht wird. Bei der anschliessenden additiven Fertigung werden diese Verbindungspunkte zu stoffschlüssigen Verbindungen der jeweiligen sich überkreuzenden faserförmigen Strukturen. Somit kann die erreichte Flexibilität an vorbestimmten Bereichen unterbrochen werden. Beispielsweise kann in dieser oder weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen eine Flexibilitätstrennlinie vorgesehen werden, welche durch entsprechende Anordnung von Verbindungspunkten im dreidimensional Modell bei der Herstellung vorbestimmt werden. FIG. 2 shows a schematic representation of a three-dimensionally printed flat textile product 1 according to an embodiment of the invention. The textile flat product 1 contains fiber-shaped structures which are interconnected by interweaving. The fabric comprises a first fiber system which extends in the y-direction. As shown, the first fiber system comprises several parallel fiber-shaped structures extending in the y-direction. The fabric also includes a second fiber system which extends in the x direction of the coordinate system shown. The second fiber system has a plurality of parallel fiber-shaped structures which extend in the x direction. As indicated by the arrows, such a three-dimensionally printed flat textile product 1 has the advantage that it is flexible neither in the x nor in the y direction, but is flexible at an angle of 45 ° to the x or y direction. Thus, the flat textile product 1 cannot be stretched or stretched in the direction of the crossed-out arrows, but in the direction of the four diagonal arrows shown. This can be advantageous, for example, with items of clothing that are stretched in certain directions, but should be designed as rigid as possible in other directions, for example to support a movement of the wearer and thus facilitate and / or guide it. If this is desired, in the production of a three-dimensional sheet product, instead of a few crossing positions, connection points can be determined to which no separating layer material is applied. In the subsequent additive manufacturing process, these connection points become material connections of the respective intersecting fibrous structures. Thus, the flexibility achieved can be interrupted in predetermined areas. For example, in this or other embodiments described here, a flexibility dividing line can be provided which is predetermined by a corresponding arrangement of connection points in the three-dimensional model during manufacture.

[0056] In der Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts 1 gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das textile Flächenprodukt 1 umfasst ebenfalls ein Gewebe mit einem ersten und einem zweiten Fasersystem (siehe Fig. 2). Zusätzlich weist das dargestellte dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt 1 ein weiteres, drittes Fasersystem auf. Das dritte Fasersystem umfasst mehrere zueinander parallel angeordnete faserförmige Strukturen, welche zu den faserförmigen Strukturen des ersten und zweiten Fasersystems jeweils in einem Winkel von im Wesentlichen 45° angeordnet sind. Die faserförmigen Strukturen der drei Fasersysteme sind dabei jeweils durch Überkreuzungen miteinander verbunden. Wie durch die dargestellten durchgestrichenen Pfeile angedeutet, hat das dritte Fasersystem zur Folge, dass das textile Flächenprodukt 1 weder in x Richtung, noch in y Richtung flexibel ist, und zusätzlich nicht in eine weitere, zur x und y Richtung in im Wesentlichen 45° angeordneten dritten Richtung. Jedoch ist das textile Flächenprodukt 1 in eine Richtung, nämlich wie durch die zwei diagonalen Pfeile dargestellt, flexibel, beziehungsweise streck- und/oder dehnbar angeordnet. Im vorliegenden Koordinatensystem wird diese Richtung durch eine Gerade der Funktion y = -x beschrieben. FIG. 3 shows a schematic representation of a three-dimensionally printed flat textile product 1 according to a further embodiment of the invention. The textile flat product 1 also comprises a fabric with a first and a second fiber system (see FIG. 2). In addition, the three-dimensionally printed flat textile product 1 shown has a further, third fiber system. The third fiber system comprises a plurality of fiber-shaped structures which are arranged parallel to one another and which are each arranged at an angle of essentially 45 ° to the fiber-shaped structures of the first and second fiber systems. The fiber-shaped structures of the three fiber systems are each connected to one another by crossovers. As indicated by the crossed-out arrows shown, the result of the third fiber system is that the flat textile product 1 is flexible neither in the x direction nor in the y direction, and in addition not in a further one arranged at essentially 45 ° to the x and y directions third direction. However, the textile planar product 1 is arranged in one direction, namely as shown by the two diagonal arrows, flexible, or stretchable and / or extensible. In the present coordinate system, this direction is described by a straight line with the function y = -x.

[0057] In der Figur 4 ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts 1 dargestellt. Das textile Flächenprodukt 1 umfasst ein Gewebe mit einem ersten, zweiten und dritten Fasersystem, wie es schon in der Figur 3 dargestellt wurde. Zusätzlich umfasst das textile Flächenprodukt noch ein viertes Fasersystem mit zueinander parallel angeordneten faserförmigen Strukturen, die 90° zum dritten Fasersystem und 45° zum ersten und zweiten Fasersystem angeordnet sind. Verglichen mit dem textilen Flächenprodukt der Figur 3 ist ein solches Flächenprodukt im Wesentlichen in alle Richtungen unflexibel ausgestaltet, da das vierte Fasersystem eine Streckung und/oder Dehnung in Richtung y = -x verhindert. Ein solches Flächenprodukt kann ebenfalls durch die Überlagerung von zwei zueinander um 45° gedreht angeordneten dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukte wie in Figur 2 gezeigt, erreicht werden. A further embodiment of a three-dimensionally printed flat textile product 1 according to the invention is shown schematically in FIG. The textile flat product 1 comprises a fabric with a first, second and third fiber system, as was already shown in FIG. In addition, the textile flat product also comprises a fourth fiber system with fiber-shaped structures arranged parallel to one another, which are arranged at 90 ° to the third fiber system and 45 ° to the first and second fiber system. Compared with the textile flat product of FIG. 3, such a flat product is essentially inflexible in all directions, since the fourth fiber system prevents stretching and / or stretching in the direction y = -x. Such a flat product can also be achieved by superimposing two three-dimensional printed textile flat products arranged rotated by 45 ° with respect to one another, as shown in FIG.

[0058] In der Figur 5 ist ein erfindungsgemässes dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt 1 gezeigt, welches nach einem erfindungsgemässen Verfahren additiv gefertigt werden kann. Das textile Flächenprodukt 1 erstreckt sich, wie durch das Koordinatensystem dargestellt, in der Horizontalebene der x- und y-Richtung. Die additive Fertigung erfolgt schichtweise in vertikaler Richtung, d.h. entlang der z-Achse im gezeigten Koordinatensystem. Das dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt 1 enthält faserförmige Strukturen 2a und 2b, welche durch Überkreuzungen 3 miteinander verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Überkreuzungen als Verschlingungen ausgebildet, sodass das dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt 1 ein Gestrick, bzw. ein Gewirke, umfasst. In FIG. 5, a three-dimensionally printed flat textile product 1 according to the invention is shown, which can be additively manufactured using a method according to the invention. The textile flat product 1 extends, as shown by the coordinate system, in the horizontal plane of the x and y directions. Additive manufacturing takes place in layers in the vertical direction, i.e. along the z-axis in the coordinate system shown. The three-dimensionally printed flat textile product 1 contains fiber-shaped structures 2a and 2b, which are connected to one another by crossovers 3. In the embodiment shown, the crossovers are designed as looping, so that the three-dimensionally printed flat textile product 1 comprises a knitted fabric or a knitted fabric.

[0059] In der Figur 6 ist eine Fotografie eines Gestricks nach Entfernen des Trennschichtmaterials gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die faserförmigen Strukturen, insbesondere an den Überkreuzungen, nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind. FIG. 6 shows a photograph of a knitted fabric after removal of the separating layer material. It can be seen that the fibrous structures, in particular at the crossovers, are not connected to one another in a materially bonded manner.

[0060] Die Figur 7a zeigt im Querschnitt ein additiv gefertigtes Vorprodukt 1' umfassend faserförmige Strukturen 2a und 2b, wobei an den drei gezeigten Überkreuzungspositionen der faserförmigen Strukturen 2a und 2b ein Trennschichtmaterial 4 zwischen den Strukturen angeordnet ist. Das Trennschichtmaterial 4 verhindert dabei, dass sich die faserförmigen Strukturen 2a und 2b des Vorprodukts 1' an den Überkreuzungspositionen berühren. FIG. 7a shows in cross section an additively manufactured intermediate product 1 'comprising fibrous structures 2a and 2b, a separating layer material 4 being arranged between the structures at the three crossover positions shown for fibrous structures 2a and 2b. The separating layer material 4 prevents the fibrous structures 2a and 2b of the preliminary product 1 'from touching one another at the crossover positions.

[0061] In der Figur 7b ist das dreidimensional gedruckte textile Flächenprodukt 1 der Figur 1 im Querschnitt entlang der y-z Ebene dargestellt. Das textile Flächenprodukt kann dabei durch Entfernen des in der Figur 7a gezeigten Trennschichtmaterials 4 vom Vorprodukt 1' hergestellt werden. Die faserförmigen Strukturen 2a und 2b des dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts 1 sind dabei relativ zueinander beweglich angeordnet und zumindest an den Überkreuzungen nicht stoffschlüssig miteinander verbunden. In FIG. 7b, the three-dimensionally printed flat textile product 1 of FIG. 1 is shown in cross section along the y-z plane. The textile flat product can be produced by removing the separating layer material 4 shown in FIG. 7a from the preliminary product 1 '. The fibrous structures 2a and 2b of the three-dimensionally printed flat textile product 1 are arranged to be movable relative to one another and are not connected to one another in a materially bonded manner, at least at the crossovers.

Claims (18)

1. Verfahren zur additiven Fertigung eines textilen Flächenprodukts mit einer Vielzahl von faserförmigen Strukturen, umfassend die Schritte: - Erstellen eines dreidimensionalen Modells eines Vorprodukts; - Additive Fertigung des Vorprodukts gemäss dem dreidimensionalen Modell des Vorprodukts; wobei während der additiven Fertigung ein Fertigungsmaterial schichtweise aufgebracht wird und an mindestens einer vorbestimmten Überkreuzungsposition von mindestens zwei faserförmigen Strukturen ein Trennschichtmaterial aufgebracht wird, wobei das Trennschichtmaterial vom Vorprodukt entfernbar und/oder inaktivierbar ist.1. A method for additive manufacturing of a textile flat product with a large number of fibrous structures, comprising the steps: - Creating a three-dimensional model of a preliminary product; - Additive manufacturing of the preliminary product according to the three-dimensional model of the preliminary product; wherein a manufacturing material is applied in layers during additive manufacturing and a separating layer material is applied to at least one predetermined crossover position of at least two fibrous structures, the separating layer material being removable and / or inactivatable from the preliminary product. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Trennschichtmaterial in einem nachfolgenden Schritt vom Vorprodukt entfernt wird.2. The method according to claim 1, wherein the separating layer material is removed from the preliminary product in a subsequent step. 3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei des Trennschichtmaterial während der additiven Fertigung zwischen zwei Schichten des Fertigungsmaterials aufgebracht wird.3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separating layer material is applied between two layers of the manufacturing material during additive manufacturing. 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Trennschichtmaterial ein lösliches Polymer, bevorzugt ein Photopolymer, ein Puder oder ein Gel umfasst.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separating layer material comprises a soluble polymer, preferably a photopolymer, a powder or a gel. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Trennschichtmaterial durch Auswaschen, vorzugsweise mit einer alkalischen Lösung, vom Vorprodukt entfernt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separating layer material is removed from the intermediate product by washing, preferably with an alkaline solution. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das textile Flächenprodukt ein Gewebe, Gewirke und/oder Gestrick umfasst.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the textile flat product comprises a woven, knitted and / or knitted fabric. 7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim Erstellen des dreidimensionalen Modells des Vorprodukts - Verbindungspunkte des Vorprodukts festgelegt werden, wobei die Verbindungspunkte bei der nachfolgenden additiven Fertigung frei von Trennschichtmaterial bleiben; und/oder - Überkreuzungspositionen festgelegt werden, wobei die Überkreuzungspositionen bei der nachfolgenden additiven Fertigung mit Trennschichtmaterial beschichtet werden.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein when creating the three-dimensional model of the preliminary product - Connection points of the preliminary product are established, the connection points remaining free of separating layer material during the subsequent additive manufacturing; and or - Crossover positions are determined, the crossover positions being coated with separating layer material during the subsequent additive manufacturing. 8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Trennschichtmaterial in einer Dicke von 0.01 bis 0.3 mm, bevorzugt 0.05 bis 1.5 mm, aufgebracht wird.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separating layer material is applied in a thickness of 0.01 to 0.3 mm, preferably 0.05 to 1.5 mm. 9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die additive Fertigung mit einer Schichtdicke von 0.01 bis 0.1 mm, bevorzugt 0.01 bis 0.04 mm, erfolgt.9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the additive manufacturing is carried out with a layer thickness of 0.01 to 0.1 mm, preferably 0.01 to 0.04 mm. 10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die additive Fertigung mittels selektiven Lasersintern (SLS), laserbasierter Stereolithographie (SLA), Polyjet oder Schmelzschichtung (FDM) erfolgt.10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the additive manufacturing takes place by means of selective laser sintering (SLS), laser-based stereolithography (SLA), polyjet or fused layering (FDM). 11. Dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1), wobei das Flächenprodukt (1) faserförmige Strukturen (2a, 2b) enthält, welche miteinander durch Überkreuzungen (3) verbunden sind und wobei die faserförmigen Strukturen (2a, 2b) relativ zueinander beweglich angeordnet sind.11. Three-dimensionally printed flat textile product (1), wherein the flat product (1) contains fibrous structures (2a, 2b) which are connected to one another by crossovers (3) and wherein the fibrous structures (2a, 2b) are arranged to be movable relative to one another. 12. Dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1) nach Anspruch 11, wobei die Überkreuzungen (3) Verknotungen, Verschlingungen, Verwebungen und/oder Verschlaufungen umfasst.12. Three-dimensionally printed flat textile product (1) according to claim 11, wherein the crossovers (3) comprise knots, interlacing, interweaving and / or interlacing. 13. Dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die einzelnen faserförmigen Strukturen (2a, 2b) in sich eine variable Dicke, variablen Durchmesser, variable Höhe und/oder Breite und/oder eine variable Querschnittsform aufweisen.13. Three-dimensionally printed flat textile product (1) according to one of claims 11 or 12, wherein the individual fibrous structures (2a, 2b) have a variable thickness, variable diameter, variable height and / or width and / or a variable cross-sectional shape. 14. Dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die faserförmigen Strukturen (2a, 2b) an den Überkreuzungen (3) nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind.14. Three-dimensionally printed flat textile product (1) according to one of claims 11 to 13, wherein the fibrous structures (2a, 2b) are not connected to one another in a materially bonded manner at the crossovers (3). 15. Dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Flächenprodukt (1) ein Gewebe mit einem ersten und einem zweiten Fasersystem umfasst, wobei sich die faserförmigen Strukturen des ersten und des zweiten Fasersystems quer überkreuzen.15. Three-dimensionally printed flat textile product (1) according to one of claims 11 to 14, wherein the flat product (1) comprises a fabric with a first and a second fiber system, wherein the fibrous structures of the first and second fiber systems cross each other transversely. 16. Dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1) nach Anspruch 15, wobei das Gewebe ein drittes Fasersystem umfasst, wobei sich die faserförmigen Strukturen des dritten Fasersystems mit den faserförmigen Strukturen des ersten und zweiten Fasersystems überkreuzt.16. Three-dimensionally printed flat textile product (1) according to claim 15, wherein the fabric comprises a third fiber system, the fiber-shaped structures of the third fiber system intersecting with the fiber-shaped structures of the first and second fiber systems. 17. Kleidungsstück enthalten ein dreidimensional gedrucktes textiles Flächenprodukt (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16.17. Garments contain a three-dimensionally printed flat textile product (1) according to one of claims 11 to 16. 18. Verwendung eines dreidimensional gedruckten textilen Flächenprodukts nach einem der Ansprüche 11 bis 16 zur Herstellung eines Kleidungsstücks.18. Use of a three-dimensionally printed flat textile product according to one of claims 11 to 16 for producing an item of clothing.
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